RU2770393C1 - Method for selecting slag composition for extraction of platinum group metals from spent catalyst using iron as a collector - Google Patents

Method for selecting slag composition for extraction of platinum group metals from spent catalyst using iron as a collector Download PDF

Info

Publication number
RU2770393C1
RU2770393C1 RU2021121092A RU2021121092A RU2770393C1 RU 2770393 C1 RU2770393 C1 RU 2770393C1 RU 2021121092 A RU2021121092 A RU 2021121092A RU 2021121092 A RU2021121092 A RU 2021121092A RU 2770393 C1 RU2770393 C1 RU 2770393C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
iron
phase
platinum group
composition
Prior art date
Application number
RU2021121092A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Шэнъэнь ЧЖАН
Юньцзи ДИН
Original Assignee
Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи Бейджинг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи Бейджинг filed Critical Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи Бейджинг
Application granted granted Critical
Publication of RU2770393C1 publication Critical patent/RU2770393C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B11/00Obtaining noble metals
    • C22B11/02Obtaining noble metals by dry processes
    • C22B11/021Recovery of noble metals from waste materials
    • C22B11/026Recovery of noble metals from waste materials from spent catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001Dry processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Pusher Or Impeller Conveyors (AREA)
  • Special Conveying (AREA)
  • Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)

Abstract

FIELD: metals processing.SUBSTANCE: invention relates to the technical field of processing platinum group metals. Platinum group metals are recovered from the spent catalyst supported by cordierite, alumina, zeolite and silicon oxide using iron as a collector. Preliminarily, the composition of the slag is selected for the extraction of platinum group metals from the said catalyst. Depending on the type of spent catalyst carrier, at least one slag-forming component is selected from the group containing calcium oxide, borax, sodium carbonate, stainless steel slag, fly and bottom ash from waste incineration, cullet, calcium fluoride, quartz, while the mass ratio of spent catalyst and slag-forming component is from 1:0.4 to 1:1.5. The target slag phase composition is modeled and calculated using thermodynamic software, and the slag composition is verified and optimized for high efficiency capture of platinum group metals. After selecting the composition of the slag, the collector, the spent catalyst and the slag-forming component are mixed in the selected proportions and placed in a melting furnace, which is preheated for 10-30 minutes, and then the temperature for melting is increased, after the reaction is completed, the melt is left in a calm state so that it completely captures platinum group metal and settled to the bottom, the slag is separated from the metal to obtain a ferroalloy enriched in platinum group metals and a slag melt.EFFECT: method makes it possible to increase the efficiency of separation of slag and iron, reduce the content of platinum group metals in the slag, and ensure efficient recovery of platinum group metals.4 cl, 1 dwg, 11 ex

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к технической сфере переработки металлов платиновой группы, а именно к способу подбора состава шлака для извлечения металлов платиновой группы из отработанных катализаторов с использованием железа в качестве коллектора.The present invention relates to the technical field of processing platinum group metals, namely, to a method for selecting the composition of the slag for the extraction of platinum group metals from spent catalysts using iron as a collector.

Уровень техникиState of the art

Китай имеет крайне скудные запасы металлов платиновой группы, объем добычи необогащенной руды составляет всего 2-3 тонны, в то время как объем потребления достигает 150 тонн. Китай - крупнейший в мире потребитель металлов платиновой группы с сильным несоответствием между спросом и предложением. Отработанный катализатор -самый важный вторичный ресурс для получения металлов платиновой группы, и его переработка позволит эффективно снизить дефицит платиновых металлов в Китае, в связи с чем сегодня это важный предмет исследований.China has extremely scarce reserves of platinum group metals, the raw ore production is only 2-3 tons, while the consumption reaches 150 tons. China is the world's largest consumer of platinum group metals, with a strong mismatch between supply and demand. The spent catalyst is the most important secondary resource for the production of platinum group metals, and its recycling will effectively reduce the shortage of platinum metals in China, and therefore it is an important subject of research today.

Китайский патент на изобретение (номер заявки 201810185054.8) описывает способ использования оксида железа в качестве коллектора для извлечения драгоценного металла платины из автомобильных отработанных катализаторов с использованием шлаковой системы из пяти элементов FeO, СаО, Al2O3, MgO, SiO2, температура плавления составляет до 1600-2000°С. Этот способ обеспечивает содержание платины в шлаке 5-15 г/т и высокую степень извлечения (>99%), однако неоптимальный подбор состава шлака приводит к высокой температуре плавления в шлаковой фазе, большой вязкости, высокой температуре, необходимой для плавления, образованию ферросилиция, что влечет за собой большое потребление энергии, высокие требования к огнеупорным материалам и увеличению затрат на производство. Китайский патент на изобретение (номер заявки 201610883402.Х) описывает использование железного порошка в качестве коллектора, в этом случае извлечение металлов платиновой группы из отработанных автомобильных катализаторов возможно только путем добавления шлакообразующего компонента оксида кальция, используя плазменную печь для плавления при температуре 1500-1800°С; этот способ имеет такие преимущества, как небольшое количество шлака, высокая степень извлечения платины и палладия (>99%), но коэффициент извлечения родия низкий (около 90%). Однако, неоптимальный подбор состава шлака приводит к высокой температуре плавления, трудностям в получении ферросилиция, а такое дорогостоящее оборудование, как плазменная печь, влечет за собой высокие эксплуатационные расходы. Китайский патент на изобретение (номер заявки 201310005494.8) описывает способ переработки отработанного катализатора на носителях из оксида алюминия с использованием железа и меди в качестве коллектора, при этом шлакообразующим компонентом является только натриевая соль, а коэффициент извлечения металла платиновой группы выше 98%. Но только добавлением натриевой соли для образования шлака на самом деле трудно достичь вышеуказанного эффекта, шлаковая фаза имеет высокую температуру плавления, а натриевая соль при высоких температурах быстро улетучивается. Китайский патент на изобретение (номер заявки 201611141140.6) описывает способ извлечения драгоценных металлов с использованием железного материала в качестве коллектора; в этом случае шлакообразующим компонентом является любой один из следующих компонентов или любая комбинация из двух или более компонентов: оксид кальция, кремнезем, фтористый кальций, оксид алюминия, окись магния, карбонат натрия и бура, которые являются высокоэффективными коллекторами платиновых металлов, но этот способ не дает конкретного состава шлака и интервала между фазовым составом шлака.Chinese Invention Patent (Application No. 201810185054.8) describes a method of using iron oxide as a collector to recover precious platinum metal from automotive spent catalysts using a five-element slag system FeO, CaO, Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , melting point is up to 1600-2000°C. This method provides a platinum content in the slag of 5–15 g/t and a high degree of extraction (>99%), however, suboptimal selection of the slag composition leads to a high melting temperature in the slag phase, high viscosity, high temperature required for melting, the formation of ferrosilicon, which entails high energy consumption, high requirements for refractory materials and increased production costs. Chinese invention patent (application number 201610883402.X) describes the use of iron powder as a collector, in this case, the extraction of platinum group metals from spent automobile catalysts is only possible by adding a slag-forming component of calcium oxide, using a plasma furnace to melt at a temperature of 1500-1800 ° WITH; this method has the advantages of small amount of slag, high recovery of platinum and palladium (>99%), but the recovery of rhodium is low (about 90%). However, suboptimal selection of the slag composition leads to a high melting temperature, difficulties in obtaining ferrosilicon, and such expensive equipment as a plasma furnace entails high operating costs. Chinese Invention Patent (Application No. 201310005494.8) describes a process for refining spent alumina-supported catalyst using iron and copper as a collector, where only sodium salt is a slag-forming component, and the platinum group metal recovery rate is above 98%. But only by adding sodium salt to form slag, it is actually difficult to achieve the above effect, the slag phase has a high melting point, and the sodium salt quickly volatilizes at high temperatures. Chinese invention patent (application number 201611141140.6) describes a method for extracting precious metals using iron material as a collector; in this case, the slag-forming component is any one of the following or any combination of two or more of calcium oxide, silica, calcium fluoride, alumina, magnesium oxide, sodium carbonate and borax, which are highly efficient collectors of platinum metals, but this method does not gives a specific composition of the slag and the interval between the phase composition of the slag.

Процесс извлечения плавлением с использованием железного порошка в качестве коллектора для извлечения платиновых металлов в основном включает в себя плавление железа, металлов платиновой группы и шлаковый расплав, улавливание платины с использованием железа и осаждения Fe-PGM, причем в процессе осаждения Fe-PGM непрерывно продолжается сбор и извлечение металлов платиновой группы. Поэтому степень излучения металлов платиновой группы зависит от содержания Fe-PGM в шлаке. Для повышения степени излучения металлов платиновой группы необходимо снизить их содержание в шлаковой фазе и повысить эффективность подбора состава шлака.The smelting extraction process using iron powder as a collector to recover platinum metals mainly includes melting iron, platinum group metals and melted slag, trapping platinum using iron, and precipitating Fe-PGM, and the collection of Fe-PGM continues continuously during the precipitation of Fe-PGM. and recovery of platinum group metals. Therefore, the degree of radiation of platinum group metals depends on the content of Fe-PGM in the slag. To increase the degree of radiation of platinum group metals, it is necessary to reduce their content in the slag phase and increase the efficiency of selecting the composition of the slag.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

В ответ на вышеуказанные технические проблемы настоящее изобретение обеспечивает способ подбора состава шлака для извлечения металлов платиновой группы из отработанных катализаторов с использованием железа в качестве коллектора; цель изобретения заключается в том, чтобы в соответствии с этим способом подобрать эффективный состав шлака, который позволит снизить экспериментальную рабочую нагрузку, сократить срок исследований и разработок и при этом действовать быстро, точно и эффективно; в то же время изобретение обеспечивает технологию подбора состава шлака отработанного катализатора на носителе из кордиерита, глинозема, цеолита и кремнезема с содержанием металлов платиновой группы, получить низкую температуру плавления в шлаковой фазе, шлак низкой вязкости и плотности, повысить эффективность разделения шлака и железа, снизить содержание металлов платиновой группы в шлаке для высокоэффективного и малозатратного извлечения металлов платиновой группы.In response to the above technical problems, the present invention provides a slag composition method for recovering platinum group metals from spent catalysts using iron as a collector; the object of the invention is to select, in accordance with this method, an effective composition of the slag, which will reduce the experimental workload, shorten the research and development time, and at the same time act quickly, accurately and efficiently; at the same time, the invention provides a technology for selecting the composition of the spent catalyst slag on a support of cordierite, alumina, zeolite and silica with a content of platinum group metals, to obtain a low melting point in the slag phase, a slag of low viscosity and density, to increase the efficiency of separation of slag and iron, to reduce the content of platinum group metals in the slag for highly efficient and low-cost recovery of platinum group metals.

В настоящем изобретении используются следующие технические решения:The present invention uses the following technical solutions:

Способ подбора состава шлака для извлечения металлов платиновой группы из отработанного катализатора с помощью железа в качестве коллектора характеризуется тем, что этот способ включает в себя:The method of selecting the composition of the slag for the extraction of platinum group metals from the spent catalyst using iron as a collector is characterized by the fact that this method includes:

S1 Путем анализа траектории движения капель железа в шлаковом расплаве можно получить зависимость между скоростью осаждения капель железа, движущихся с постоянной скоростью, диаметром капель железа, вязкостью и плотностью шлаковой фазы. В зависимости от минимальных размеров и скорости осаждения на момент, когда капли железа полностью осели, можно определить диапазон вязкости и плотности шлаковой фазы.S1 By analyzing the trajectory of iron droplets in the molten slag, one can obtain the relationship between the settling rate of iron droplets moving at a constant speed, the diameter of iron droplets, the viscosity and density of the slag phase. Depending on the minimum size and settling rate at the moment when the iron droplets have completely settled, it is possible to determine the range of viscosity and density of the slag phase.

S2 В зависимости от типа носителя отработанного катализатора выбирают тип шлакообразующего компонента, уточняют состав элементов шлаковой фазы, выбирают соответствующий диапазон температур плавления, моделируют и рассчитывают нужный фазовый состав шлака с использованием программного обеспечения по термодинамике.S2 Depending on the type of spent catalyst support, the type of slag-forming component is selected, the composition of the elements of the slag phase is specified, the appropriate melting temperature range is selected, the desired phase composition of the slag is modeled and calculated using thermodynamic software.

S3 В зависимости от нужного фазового состава шлака, определенного путем моделирования и носителя отработанного катализатора добавляется шлакообразующий компонент для подбора фазового состава шлака, состав шлака отработанного катализатора проверяется и оптимизируется для высокоэффективного улавливания металлов платиновой группы.S3 Depending on the desired slag phase composition determined by simulation and the spent catalyst carrier, a slag forming component is added to match the slag phase composition, the composition of the spent catalyst slag is checked and optimized for highly efficient capture of platinum group metals.

Далее выполняется шаг S1 следующим образом:Next, step S1 is performed as follows:

(1) Определяют, что минимальный размер капель железа d не превышает 20 мкм; минимальный размер капель железа d - это максимальный размер неосевших капель железа в шлаковом расплаве; процесс определения минимального размера капель железа выполняется следующим образом: на основании существующих экспериментальных данных устанавливается эмпирическая зависимость между коэффициентом извлечения металлов платиновой группы и диаметром d капель железа; если минимальный размер капель железа не превышает 20 мкм, степень извлечения металлов платиновой группы не ниже 99%;(1) Determine that the minimum size of the iron droplets d does not exceed 20 μm; the minimum size of iron droplets d is the maximum size of unsettled iron droplets in the molten slag; the process of determining the minimum size of iron droplets is carried out as follows: based on the existing experimental data, an empirical relationship is established between the recovery factor of platinum group metals and the diameter d of iron droplets; if the minimum size of iron droplets does not exceed 20 microns, the degree of extraction of platinum group metals is not lower than 99%;

(2) Определение минимальной скорости осаждения капель железа на основе эффективности плавки v:(2) Determining the minimum settling rate of iron droplets based on the melting efficiency v:

Поскольку в процессе осаждения капель железа преобладает движение с постоянной скоростью, смещение капель в движении примерно пропорционально времени осаждения,Since motion at a constant speed predominates in the process of iron droplet deposition, the displacement of droplets in motion is approximately proportional to the settling time,

L=vtL=vt

где: L - смещение при движении капель железа (м) можно получить путем измерения, t время осаждения после плавки железа (с);where: L is the displacement during the movement of iron drops (m) can be obtained by measuring, t the time of deposition after iron melting (s);

На основе эффективности плавки контролируют время плавления, то есть время осаждения после расплава железа t; определяют минимальную скорость осаждения капель железа v не менее 1,0×10-5 м/с, где эффективность плавки представляет собой массу отработанного катализатора в единицу времени, одновременно с этим в зависимости от размера плавильной печи эффективность плавки поддерживают в пределах ≥100 кг/ч;On the basis of the melting efficiency, the melting time, that is, the settling time after the iron melt t, is controlled; determine the minimum rate of deposition of iron droplets v not less than 1.0×10 -5 m/s, where the melting efficiency is the mass of the spent catalyst per unit time, at the same time, depending on the size of the melting furnace, the melting efficiency is maintained within ≥100 kg/ h;

(3) На основании минимального размера капель железа d на момент их полного осаждения и критической скорости осаждения капель железа v определяют зависимость между вязкостью и плотностью шлаковой фазы на момент полного осаждения железа:(3) Based on the minimum size of iron droplets d at the time of their complete settling and the critical settling rate of iron droplets v, determine the relationship between the viscosity and density of the slag phase at the time of complete settling of iron:

По результатам анализа сил, действующих на капли железа в шлаковом расплаве, устанавливают уравнение баланса этих сил: капли железа в шлаковом расплаве подвергаются действию трех сил: силы тяжести, плавучести и силы вязкости, и когда в процессе осаждения сила тяжести, плавучесть и сила вязкости приходят в равновесие, капли железа оседают с равномерной скоростью; уравнение баланса сил, действующих на капли железа в шлаковом расплаве, выглядит следующим образом:Based on the results of the analysis of the forces acting on iron drops in the slag melt, an equation for the balance of these forces is established: iron drops in the slag melt are subjected to the action of three forces: gravity, buoyancy and viscosity, and when, in the process of deposition, gravity, buoyancy and viscosity come into equilibrium, iron droplets settle at a uniform rate; the equation for the balance of forces acting on iron drops in a molten slag is as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

Определение зависимости скорости осаждения капель железа относительно шлаковой фазы в момент уравновешивания сил в шлаковом расплаве v от диаметра капли железа d:Determination of the dependence of the iron droplet settling rate relative to the slag phase at the moment of balancing the forces in the slag melt v on the iron droplet diameter d:

Figure 00000002
Figure 00000002

По формуле (2) определяется зависимость между вязкостью и плотностью шлаковой фазы по момент полного осаждения капель железа;According to formula (2), the dependence between the viscosity and density of the slag phase is determined by the moment of complete precipitation of iron droplets;

формула (1) и формула (2): η - вязкость шлаковой фазы, Па⋅с; d - минимальный диаметр капли железа, м; v - скорость осаждения капель железа относительно шлаковой фазы в момент уравновешивания сил, м/с; ρFe - плотность капель железа, кг/м3; ρs -плотность шлакового расплава, кг/м3; g - ускорение под действием силы тяжести, м/с2;formula (1) and formula (2): η is the viscosity of the slag phase, Pa⋅s; d is the minimum diameter of an iron drop, m; v is the rate of settling of iron drops relative to the slag phase at the moment of balancing the forces, m/s; ρ Fe is the density of iron droplets, kg/m 3 ; ρ s -density of the slag melt, kg/m 3 ; g - acceleration under the action of gravity, m/s 2 ;

Поскольку содержание металлов платиновой группы в ферросплавах составляет около 1,0-2,0 массовой доли, плотность капель железа приближается к плотности чистого железа:Since the content of platinum group metals in ferroalloys is about 1.0-2.0 mass fractions, the density of iron droplets approaches the density of pure iron:

ρFe=8,58×103-0,853T кг/м3;ρ Fe \u003d 8.58 × 10 3 -0.853T kg / m 3 ;

Плотность шлакового расплава в основном определяется химическим составом и температурой, оценивается по молярному объему чистого компонента следующим образом:The density of the slag melt is mainly determined by the chemical composition and temperature, and is estimated from the molar volume of the pure component as follows:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где: V молярный объем и молярная масса оксидов, Xi молярный объем каждого компонента, Xi,1773K - молярный объем каждого компонента при 1773К, Т - абсолютная температура (K);where: V is the molar volume and molar mass of the oxides, X i is the molar volume of each component, X i,1773K is the molar volume of each component at 1773K, T is the absolute temperature (K);

Кроме того, плотность шлакового расплава может быть выражена следующим образом:In addition, the density of the slag melt can be expressed as follows:

Figure 00000005
Figure 00000005

где: М - молярная масса шлакового расплава, А и В - константы, связанные с фазовым составом шлака.where: M is the molar mass of the slag melt, A and B are constants associated with the phase composition of the slag.

Далее, вязкость шлаковой фазы в основном определяется температурой и химическим составом, как показано на (формуле 7)Further, the viscosity of the slag phase is mainly determined by the temperature and chemical composition, as shown in (Formula 7)

Figure 00000006
Figure 00000006

где: Т - абсолютная температура (K), а и b - константы, связанные с фазовым составом шлака;where: T - absolute temperature (K), a and b - constants associated with the phase composition of the slag;

(1) В пределах температуры плавления 1573-1773К определяется вязкость и плотность шлаковой фазы на момент полного осаждения капель железа: вязкость шлаковой фазы не выше 0,30 Па⋅с, плотность шлаковой фазы не более 3,0×103 кг/м3.(1) Within the melting temperature range of 1573-1773K, the viscosity and density of the slag phase are determined at the moment of complete precipitation of iron droplets: the viscosity of the slag phase is not higher than 0.30 Pa⋅s, the density of the slag phase is not more than 3.0 × 10 3 kg / m 3 .

Кроме того, с помощью программного обеспечения по термодинамике моделируют, рассчитывают и определяют нужный фазовый состав шлака следующим образом: после определения диапазона вязкости и плотности шлаковой фазы на момент полного осаждения капель железа на основании состава носителя выбирают соответствующий шлакообразующий компонент, определяют тип чистого шлака, фиксируют температуру плавления Т, с помощью программного обеспечения по термодинамике Pactsage получают диапазон фазового состава шлака, на основании диаграммы силикатной фазы выбирают интервал состава с температурой плавления в шлаковой фазе ниже 1573К, по принципу минимального количества шлака определяется конечный целевой фазовый состав шлака.In addition, using thermodynamic software, the required phase composition of the slag is modeled, calculated, and determined as follows: after determining the range of viscosity and density of the slag phase at the time of complete precipitation of iron droplets, the corresponding slag-forming component is selected based on the composition of the carrier, the type of pure slag is determined, and the melting temperature T, using Pactsage thermodynamic software, a range of slag phase composition is obtained, based on the silicate phase diagram, a composition range with a melting temperature in the slag phase below 1573K is selected, the final target slag phase composition is determined by the principle of the minimum amount of slag.

Кроме того, указанные выше отработанные катализаторы включают в себя любой из компонентов или комбинации компонентов отработанного катализатора с платиновыми металлами на носителе из кордиерита, глинозема, цеолита, кремнезема.In addition, the above spent catalysts include any of the components or combinations of components of the spent catalyst with platinum metals supported by cordierite, alumina, zeolite, silica.

Кроме того, когда носителем катализатора является кордиерит, предпочтительная плотность шлаковой фазы составляет ≤2,75×103 кг/м3, вязкость шлаковой фазы ≤0,20 Па⋅с, температура плавления 1673-1723К; добавляемый шлакообразующий компонент содержит любой из следующих компонентов или комбинацию этих компонентов: оксид кальция, бура, карбонат натрия, шлак нержавеющей стали, летучая зола от сжигания отходов; массовое отношение отработанного катализатора и шлакообразующего компонента составляет 1:0,8-1:1,2;In addition, when the catalyst carrier is cordierite, the preferred density of the slag phase is ≤2.75×10 3 kg/m 3 , the viscosity of the slag phase is ≤0.20 Pa⋅s, the melting point is 1673-1723K; the added slag forming component contains any of the following components or a combination of these components: calcium oxide, borax, sodium carbonate, stainless steel slag, fly ash from waste incineration; the mass ratio of the spent catalyst and the slag-forming component is 1:0.8-1:1.2;

Когда носителем катализатора является глинозем, предпочтительная плотность шлаковой фазы ≤3,0×103 кг/м3, вязкость шлаковой фазы ≤0,30 Па⋅с, температура плавления 1723-1773К; добавляемые шлакообразующие компоненты включают любые два вида следующих компонентов или любую комбинацию из двух и более компонентов: оксид кальция, бура, кремнезем, карбонат натрия, фторид кальция, кварц, стеклобой, шлак нержавеющей стали, летучая и донная зола от сжигания отходов, массовое отношение отработанного катализатора и шлакообразующего компонента составляет 1:1-1:1,5;When the catalyst carrier is alumina, the preferred density of the slag phase is ≤3.0×10 3 kg/m 3 , the viscosity of the slag phase is ≤0.30 Pa⋅s, the melting point is 1723-1773K; added slag forming components include any two of the following or any combination of two or more of the following: calcium oxide, borax, silica, sodium carbonate, calcium fluoride, quartz, cullet, stainless steel slag, fly and bottom ash from waste incineration, mass ratio of spent catalyst and slag-forming component is 1:1-1:1.5;

Когда носителем катализатора является цеолит, предпочтительно плотность шлаковой фазы ≤2,85×103 кг/м3, вязкость шлаковой фазы ≤0,22 Па⋅с, температура плавления 1623-1723К, добавляемый шлакообразующий компонент включает любые два из следующих компонентов или комбинацию из двух и более компонентов: оксид кальция, бура, карбонат натрия, стеклобой, шлак нержавеющей стали, летучая и донная зола от сжигания отходов, массовое отношение отработанного катализатора и шлакообразующего компонента составляет 1:0,5-1:1,1;When the catalyst carrier is zeolite, preferably slag phase density ≤2.85×10 3 kg/m 3 , slag phase viscosity ≤0.22 Pa⋅s, melting point 1623-1723K, the added slag forming component comprises any two of the following components or a combination from two or more components: calcium oxide, borax, sodium carbonate, cullet, stainless steel slag, fly and bottom ash from waste incineration, the mass ratio of the spent catalyst and the slag-forming component is 1:0.5-1:1.1;

Когда носителем катализатора является кремнезем, предпочтительная плотность шлаковой фазы ≤2,45×103 кг/м3, вязкость шлаковой фазы ≤0,18 Па⋅с, температура плавления 1573-1673К, добавляемый шлакообразующий компонент содержит любые два из следующих компонентов или комбинацию из двух и более компонентов: оксид кальция, бура, карбонат натрия, шлак нержавеющей стали, летучая и донная зола от сжигания отходов, массовое отношение отработанного катализатора и шлакообразующего компонента составляет 1:0,4-1:1,0.When the catalyst carrier is silica, the preferred slag phase density is ≤2.45×10 3 kg/m 3 , slag phase viscosity is ≤0.18 Pa⋅s, melting point is 1573-1673K, the added slag forming component contains any two of the following components or a combination from two or more components: calcium oxide, borax, sodium carbonate, stainless steel slag, fly and bottom ash from waste incineration, the mass ratio of the spent catalyst and the slag-forming component is 1:0.4-1:1.0.

Кроме того, использование описанного способа подбора состава шлака может повысить эффективность разделения шлаковой фазы и ферросплава, снизить содержание металла платиновой группы в шлаке, чтобы оно было не более 10 г/т.In addition, the use of the described method for selecting the composition of the slag can increase the efficiency of separation of the slag phase and the ferroalloy, reduce the content of the platinum group metal in the slag so that it is no more than 10 g/t.

Кроме того, использование железа в качестве коллектора для извлечения металла платиновой группы из отработанного катализатора состоит из следующих этапов:In addition, the use of iron as a collector to recover the platinum group metal from the spent catalyst consists of the following steps:

S1 Коллектор, отработанный катализатор, шлакообразующий компонент смешивают в правильно подобранных пропорциях и ставят в плавильную печь;S1 The collector, the spent catalyst, the slag-forming component are mixed in the right proportions and placed in the melting furnace;

S2 Сперва предварительно нагревают 10-30 мин, затем начинают повышать температуру для плавления;S2 First preheat for 10-30 minutes, then begin to raise the temperature to melt;

S3 После завершения реакции расплав оставляют в спокойном состоянии, чтобы он полностью уловил металлы платиновой группы и осел на дно; шлак отделяют от металла, чтобы получить ферросплав, обогащенный металлами платиновой группы, и шлаковый расплав.S3 After completion of the reaction, the melt is left in a calm state so that it completely captures the platinum group metals and settles to the bottom; the slag is separated from the metal to obtain a ferroalloy enriched in platinum group metals and a slag melt.

Принцип настоящего изобретения заключается в следующем: используя принцип, согласно которому железо и металлы платиновой группы образуют твердый раствор, в процессе плавки сперва плавится коллектор железо, которое начинает оседать под действием силы тяжести. В процессе осаждения оно непрерывно улавливает металлы платиновой группы и соединяется с окружающими каплями железа; в процессе осаждения все три силы сила тяжести, сила вязкости и плавучесть приходят в равновесие, равномерная скорость начинает снижаться, и происходит разделение легированной фазы и шлаковой фазы. Эффективность улавливания металлов платиновой группы зависит от капель железа, которые не попадают в легированную фазу, т.е. от степени разделения шлака и железа. Соответственно, ключевым моментом настоящего изобретения является повышение эффективности разделения шлаковой фазы и ферросплава, снижение содержания металла платиновой группы в шлаке. Посредством построения модели, решения уравнения и анализа было обнаружено, что факторами, влияющими на степень извлечения, являются температура плавления, время плавления и фазовый состав шлака. Если контролировать температуру и время плавления, с помощью программного обеспечения по термодинамике и данных можно получить диапазон фазового состава шлака.The principle of the present invention is as follows: using the principle that iron and platinum group metals form a solid solution, the smelting process first melts the collector iron, which begins to settle under gravity. During the deposition process, it continuously traps the platinum group metals and combines with the surrounding iron droplets; in the process of deposition, all three forces of gravity, viscosity and buoyancy come into balance, the uniform velocity begins to decrease, and the separation of the alloyed phase and the slag phase occurs. The efficiency of trapping platinum group metals depends on iron droplets that do not enter the doped phase, i.e. on the degree of separation of slag and iron. Accordingly, the key point of the present invention is to increase the efficiency of separation of the slag phase and ferroalloy, to reduce the content of platinum group metal in the slag. Through model building, equation solution, and analysis, it was found that the factors influencing recovery are melting temperature, melting time, and phase composition of the slag. By controlling melting temperature and time, thermodynamic software and data can provide a range of slag phase composition.

Изобретение описывает способ подбора состава шлака для извлечения металлов платиновой группы из отработанного катализатора с железом в качестве коллектора, который позволяет путем построения модели, расчета, компьютерного моделирования определить желаемый тип шлака, проверить добавляемый шлакообразующий компонент и оптимизировать фазовый состав шлака. В зависимости от того, какой тип шлака надо получить, добавляемые шлакообразующие компоненты включают в себя любые два и более из следующих компонентов: оксид кальция, бура, кремнезем, карбонат натрия, кварц, стеклобой, шлак нержавеющей стали, летучая и донная зола от сжигания отходов. Среди них стеклобой и донная зола от сжигания отходов относятся к обычным твердым отходам, которые в основном содержат SiO2, Na2O, SiO2 и СаО; шлак нержавеющей стали, летучая зола от сжигания отходов являются опасными твердыми отходами, которые в основном содержат СаО, SiO2 и K2O, Na2O, СаО, а также Cr, Pb, Zn, Cd и другие тяжелые металлы.The invention describes a method for selecting the slag composition for the recovery of platinum group metals from a spent catalyst with iron as a collector, which allows, by building a model, calculation, computer simulation, to determine the desired type of slag, check the added slag-forming component and optimize the phase composition of the slag. Depending on the type of slag to be produced, the added slag forming components include any two or more of the following: calcium oxide, borax, silica, sodium carbonate, quartz, cullet, stainless steel slag, fly ash and bottom ash from incineration . Among them, cullet and incineration bottom ash are common solid wastes, which mainly contain SiO 2 , Na 2 O, SiO 2 and CaO; stainless steel slag, incineration fly ash are hazardous solid wastes, which mainly contain CaO, SiO 2 and K 2 O, Na 2 O, CaO, as well as Cr, Pb, Zn, Cd and other heavy metals.

Способ подбора состава шлака в рамках настоящего изобретения не только значительно повышает эффективность исследований и разработок, сокращает время на исследования и разработки состава шлака, но и помогает совместно утилизировать часть обычных твердых отходов и опасных твердых отходов, обеспечить эффективное извлечение металлов платиновой группы, получить значительные экономические, экологические и социальные выгоды.The method of selecting the slag composition in the framework of the present invention not only greatly improves the efficiency of research and development, reduces the time for research and development of the slag composition, but also helps to jointly dispose of a part of ordinary solid waste and hazardous solid waste, ensure the efficient recovery of platinum group metals, obtain significant economic , environmental and social benefits.

Полезные результаты настоящего изобретения:Beneficial results of the present invention:

(1) Способ подбора состава шлака в рамках настоящего изобретения обеспечивает теоретическое руководство и поддержку для эффективного излучения железом металлов платиновой группы, использование этого способа позволяет снизить рабочую экспериментальную нагрузку, сократить срок исследований и разработок, снизить затраты на исследования и разработки.(1) The slag composition selection method of the present invention provides theoretical guidance and support for effective iron irradiation of platinum group metals, the use of this method can reduce experimental workload, shorten research and development time, and reduce research and development costs.

(2) Способ подбора состава шлака в рамках настоящего изобретения имеет широкий спектр применения, широкие технические возможности, годится для подбора состава шлака для излучения железом металлов платиновой группы из самых разных отработанных катализаторов и для оптимизации состава шлака.(2) The slag composition selection method of the present invention has a wide range of applications, wide technical possibilities, suitable for slag composition selection for platinum group iron emission from a variety of spent catalysts, and slag composition optimization.

(3) Состав шлака, подбираемый согласно данному изобретению, имеет низкую температуру плавления, низкую вязкость, низкую плотность и другие преимущества, что способствует повышению эффективности разделения шлака и железа, а содержание металлов платиновой группы в шлаке ниже 10 г/т, степень извлечения металлов платиновой группы не менее 99%, что дает значительный экономический эффект.(3) The composition of the slag selected according to this invention has a low melting point, low viscosity, low density and other advantages, which can improve the separation efficiency of slag and iron, and the content of platinum group metals in the slag is lower than 10 g/t, the degree of extraction of metals platinum group of at least 99%, which gives a significant economic effect.

(4) Нужный фазовый состав шлака, подобранный в рамках настоящего изобретения, после добавления таких шлакообразующих компонентов, как стеклобой, шлак нержавеющей стали, летучая и донная зола от сжигания отходов и другие твердые или опасные отходы, позволяет достичь цели переработки отходов.(4) The desired phase composition of the slag, selected in the framework of the present invention, after adding such slag-forming components as cullet, stainless steel slag, fly and bottom ash from waste incineration and other solid or hazardous waste, achieves the goal of waste recycling.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Схема - блок-схема варианта реализации настоящего изобретения - способа подбора состава шлака для извлечения железом металлов платиновой группы из отработанных катализаторов.Scheme - a block diagram of an embodiment of the present invention - a method for selecting the composition of the slag for the extraction of platinum group metals by iron from spent catalysts.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Ниже приводится подробное описание конкретных вариантов реализации настоящего изобретения с сопроводительными чертежами. Следует отметить, что технические характеристики или комбинации технических характеристик, описанные в следующих вариантах реализации, не следует считать отдельными, они могут быть объединены друг с другом для достижения лучших технических результатов. На чертежах следующих вариантов реализации одни и те же обозначения означают одни и те же характеристики или компоненты, которые могут быть применимы к разным вариантам реализации.Below is a detailed description of specific embodiments of the present invention with the accompanying drawings. It should be noted that the specifications or combinations of specifications described in the following implementations should not be considered separate, they can be combined with each other to achieve better technical results. In the drawings of the following embodiments, the same designations refer to the same features or components that may be applicable to different implementations.

Изобретение относится к способу подбора состава шлака для извлечения железом металлов платиновой группы из отработанного катализатора, как показано на фиг. 1; сперва проводится анализ траектории движения капель железа в шлаковом расплаве следующим образом:The invention relates to a method for selecting the composition of the slag for iron recovery of platinum group metals from a spent catalyst, as shown in FIG. one; First, the trajectory of iron droplets in the molten slag is analyzed as follows:

Figure 00000007
, затем с помощью Matlab получают зависимость
Figure 00000007
, then using matlab get the dependency

смещения при движении капель железа от диаметра капли железа, чтобы определить минимальный размер после полного осаждения капель железа и диапазон вязкости и плотности шлаковой фазы. С помощью программного обеспечения по термодинамике и данных рассчитывают нужный фазовый состав шлака и, наконец, проводят выверку и оптимизацию типа шлака отработанного катализатора для эффективного извлечения металлов платиновой группы.displacements during the movement of iron droplets from the diameter of the iron droplet, in order to determine the minimum size after complete settling of the iron droplets and the range of viscosity and density of the slag phase. Using thermodynamic software and data, the desired phase composition of the slag is calculated and finally the spent catalyst slag type is adjusted and optimized for efficient recovery of platinum group metals.

Ниже приводится подробное описание реализации настоящего изобретения с учетом конкретных вариантов реализации:The following is a detailed description of the implementation of the present invention, taking into account specific implementation options:

Пример 1Example 1

Определение граничных условий при использовании в качестве сырья отработанного катализатора на носителе из кордиерита выполняется следующим образом: температура плавления 1673К, скорость осаждения ≥1,0×10-5 м/с, минимальный размер ≤20 мкм, решением уравнения получают вязкость шлаковой фазы ≤0,2 Па⋅с и плотность ≤2,75×103 кг/м3. Шлаковая фаза зависит от состава носителя Al2O3/SiO2, массовое отношение 1:1,4-1:1,6; Al2O3≥20% массовой доли, с помощью программного обеспечения по термодинамике получают нужный тип шлака СаО 20-22% массовой доли, SiO2 23-35%, Al2O3 21-23%, Na2O 8-11%, MgO 7-9%, ZrO2 4-6%, CeO2 2-4%, Fe2O3 2-4%, B2O3 3-5%. В соответствии с моделируемым фазовым составом шлака смешивают 100 частей отработанного автомобильного катализатора, 45 частей оксида кальция, 34 части карбоната натрия, 10 частей буры, 10 частей железного порошка, 5 частей фторида кальция и помещают в плавильную печь, предварительно нагревают 15 минут, а потом плавят при температуре 1673К, пока материал не расплавится, через 120 мин теплозадержки и осаждения делают отливку, содержание металлов платиновой группы в шлаке составляет 8,2 г/т, диаметр частиц железа в шлаке, определяемый электронным растровым микроскопом, составляет 12,8 мкм.Determining the boundary conditions when using a spent catalyst on a cordierite carrier as a feedstock is performed as follows: melting point 1673K, deposition rate ≥1.0×10 -5 m/s, minimum size ≤20 μm, the solution of the equation gives the viscosity of the slag phase ≤0 .2 Pa⋅s and density ≤2.75×10 3 kg/m 3 . The slag phase depends on the composition of the carrier Al 2 O 3 /SiO 2 , mass ratio 1:1.4-1:1.6; Al 2 O 3 ≥20% mass fraction, with the help of thermodynamic software get the desired type of slag CaO 20-22% mass fraction, SiO 2 23-35%, Al 2 O 3 21-23%, Na 2 O 8-11 %, MgO 7-9%, ZrO 2 4-6%, CeO 2 2-4%, Fe 2 O 3 2-4%, B 2 O 3 3-5%. According to the simulated phase composition of the slag, 100 parts of spent automobile catalyst, 45 parts of calcium oxide, 34 parts of sodium carbonate, 10 parts of borax, 10 parts of iron powder, 5 parts of calcium fluoride are mixed and placed in a melting furnace, preheated for 15 minutes, and then they melt at a temperature of 1673K until the material melts, after 120 minutes of heat retention and precipitation, a casting is made, the content of platinum group metals in the slag is 8.2 g/t, the diameter of iron particles in the slag, determined by an electron scanning microscope, is 12.8 μm.

Пример 2Example 2

Определение граничных условий при использовании в качестве сырья отработанного катализатора на носителе из кордиерита выполняется следующим образом: температура плавления 1693К, скорость осаждения ≥1,7×10-5 м/с, минимальный размер ≤17 мкм, решением уравнения получают вязкость шлаковой фазы ≤0,18 Па⋅с и плотность ≤2,65×103 кг/м3. Шлаковая фаза зависит от состава носителя Al2O3/SiO2, массовое соотношение 1:1,4-1:1,6, Al2O3≥20%, с помощью программного обеспечения по термодинамике моделируют нужный тип шлака СаО 22-28% массовой доли, SiO2 22-26%, Al2O3 20-25%, Na2O 5-17%, MgO 7-10%, ZrO2 4-6%, СеО2 3-4%, Fe2O3 2-4%, B2O3 3-5%. В соответствии с моделируемым фазовым составом шлака смешивают 100 частей отработанного автомобильного катализатора, 60 частей шлака нержавеющей стали, 30 частей карбоната натрия, 7 частей буры, 13 частей железного порошка и помещают в плавильную печь, предварительно нагревают 20 мин, затем плавят при температуре 1693K, после того как материал расплавится, через 100 мин теплозадержки и осаждения делают отливку, содержание металлов платиновой группы в шлаке составляет 6,7 г/т, растровым электронным микроскопом устанавливается, что размер частиц железа в шлаке составляет 6,4 мкм, что согласуется с результатами моделирования.The determination of the boundary conditions when using a spent catalyst on a cordierite carrier as a feedstock is performed as follows: melting point 1693K, deposition rate ≥1.7×10 -5 m/s, minimum size ≤17 μm, solving the equation, the viscosity of the slag phase ≤0 .18 Pa⋅s and density ≤2.65×10 3 kg/m 3 . The slag phase depends on the composition of the Al 2 O 3 /SiO 2 carrier, the mass ratio is 1:1.4-1:1.6, Al 2 O 3 ≥20%, the desired type of CaO 22-28 slag is modeled using thermodynamic software % mass fraction, SiO 2 22-26%, Al 2 O 3 20-25%, Na 2 O 5-17%, MgO 7-10%, ZrO 2 4-6%, SeO 2 3-4%, Fe 2 O 3 2-4%, B 2 O 3 3-5%. According to the simulated phase composition of the slag, 100 parts of used car catalyst, 60 parts of stainless steel slag, 30 parts of sodium carbonate, 7 parts of borax, 13 parts of iron powder are mixed and placed in a melting furnace, preheated for 20 minutes, then melted at a temperature of 1693K, after the material is melted, after 100 minutes of heat retention and precipitation, a casting is made, the content of platinum group metals in the slag is 6.7 g/t, it is established by a scanning electron microscope that the particle size of iron in the slag is 6.4 μm, which is consistent with the results modeling.

Пример 3Example 3

Определение граничных условий при использовании в качестве сырья отработанного катализатора на носителе из кордиерита выполняется следующим образом: температура плавления 1723К, скорость осаждения ≥2,2×10-5 м/с, минимальный размер ≤10 мкм, решением уравнения получают вязкость шлаковой фазы ≤0,16 Па⋅с и плотность ≤2,45×103 кг/м3. Шлаковая фаза зависит от состава носителя Al2O3/SiO2, массовое соотношение 1:1,4-1:1,6, Al2O3≥20%, с помощью программного обеспечения по термодинамике получают нужный тип шлака СаО 20-25% массовой доли, SiO2 24-30%, Al2O3 22-28%, Na2O 14-22%, MgO 6-13%, ZrO2 4-6%, СеО2 3-4%, Fe2O3 2-4%, B2O3 5-9%. В соответствии с моделируемым фазовым составом шлака, смешивают 100 частей отработанного автомобильного катализатора, 40 частей летучей золы от сжигания отходов, 40 частей шлака нержавеющей стали, 25 частей карбоната натрия, 15 частей буры, 15 частей железного порошка и помещают в плавильную печь, предварительно нагревают 20 мин, затем плавят при 1723К, когда материал расплавится, через 50 мин теплозадержки и осаждения начинают отливку, содержание металлов платиновой группы в шлаке составляет 5,2 г/т, размер частиц железа в шлаке определяется электронным растровым микроскопом как 4,8 мкм, что согласуется с результатами моделирования.The definition of boundary conditions when using a spent catalyst on a cordierite carrier as a feedstock is performed as follows: melting point 1723K, deposition rate ≥2.2×10 -5 m/s, minimum size ≤10 μm, solving the equation, the viscosity of the slag phase ≤0 .16 Pa⋅s and density ≤2.45×10 3 kg/m 3 . The slag phase depends on the composition of the Al 2 O 3 /SiO 2 carrier, the mass ratio is 1:1.4-1:1.6, Al 2 O 3 ≥20%, using the thermodynamic software, the desired type of CaO 20-25 slag is obtained % mass fraction, SiO 2 24-30%, Al 2 O 3 22-28%, Na 2 O 14-22%, MgO 6-13%, ZrO 2 4-6%, SeO 2 3-4%, Fe 2 O 3 2-4%, B 2 O 3 5-9%. According to the simulated phase composition of the slag, 100 parts of spent automobile catalyst, 40 parts of fly ash from waste incineration, 40 parts of stainless steel slag, 25 parts of sodium carbonate, 15 parts of borax, 15 parts of iron powder are mixed and placed in a melting furnace, preheated 20 min, then melted at 1723K, when the material is melted, after 50 min of heat retention and precipitation, casting begins, the content of platinum group metals in the slag is 5.2 g/t, the particle size of iron in the slag is determined by an electron scanning microscope as 4.8 μm, which is consistent with the simulation results.

Пример 4Example 4

Определение граничных условий при использовании в качестве сырья отработанного катализатора на носителе из оксида алюминия выполняется следующим образом: температура плавления 1723К, скорость осаждения ≥1,6×10-5 м/с, минимальный размер ≤10 мкм, решением уравнения получают вязкость шлаковой фазы ≤0,3 Па⋅с и плотность ≤3,0×103 кг/м3. Шлаковая фаза зависит от состава носителя Al2O3≥40%, моделированием в программном обеспечении по термодинамике получают нужный тип шлака СаО 25-35%, SiO2 8-12%, Al2O3 40-50%, Na2O 8-12%, Fe2O3 2-4%, CaF2 3-4%, В2О3 3-5%. В соответствии с моделируемым фазовым составом шлака смешивают 100 частей отработанного катализатора на носителе из оксида алюминия с содержанием платины, 70 частей летучей золы от сжигания отходов, 10 частей кварца, 10 частей стеклобоя, 26 частей карбоната натрия, 8 частей буры, 15 частей железного порошка и помещают в плавильную печь, предварительно нагревают 20 мин, затем плавят при температуре 1723К, когда материал расплавится, через 70 мин теплозадержки и осаждения содержание платины в шлаке составляет 9,4 г/т, размер частиц железа в шлаке определяется электронным растровым микроскопом как 14,5 мкм, что согласуется с результатами моделирования.The determination of the boundary conditions when using a spent catalyst on an alumina carrier as a feedstock is performed as follows: melting point 1723K, deposition rate ≥1.6×10 -5 m/s, minimum size ≤10 μm, solving the equation, the viscosity of the slag phase ≤ 0.3 Pa⋅s and density ≤3.0×10 3 kg/m 3 . The slag phase depends on the composition of the carrier Al 2 O 3 ≥40%, by modeling in thermodynamic software, the desired type of slag is obtained CaO 25-35%, SiO 2 8-12%, Al 2 O 3 40-50%, Na 2 O 8 -12%, Fe 2 O 3 2-4%, CaF 2 3-4%, B 2 O 3 3-5%. In accordance with the simulated phase composition of the slag, 100 parts of spent catalyst on a carrier of platinum alumina, 70 parts of fly ash from waste incineration, 10 parts of quartz, 10 parts of cullet, 26 parts of sodium carbonate, 8 parts of borax, 15 parts of iron powder are mixed. and placed in a melting furnace, preheated for 20 minutes, then melted at a temperature of 1723K, when the material is melted, after 70 minutes of heat retention and precipitation, the content of platinum in the slag is 9.4 g / t, the particle size of iron in the slag is determined by an electron scanning microscope as 14 .5 µm, which is consistent with the simulation results.

Пример 5Example 5

Определение граничных условий при использовании в качестве сырья отработанного катализатора на носителе из оксида алюминия выполняется следующим образом: температура плавления 1753К, скорость осаждения ≥1,64×10-5 м/с, минимальный размер ≤16 мкм, решением уравнения получают вязкость шлаковой фазы ≤0,26 Па⋅с и плотность ≤2,72×103 кг/м3. Шлаковая фаза зависит от состава носителя Al2O3≥45%, программным обеспечением по термодинамике получают нужный тип шлака СаО 15-24% массовой доли, SiO2 13-18%, Al2O3 45-55%, Na2O 15-22%, Fe2O3 1-2%, CaF2 5-8%, B2O3 5-9%. В соответствии с моделируемым фазовым составом шлака смешивают 100 частей отработанного катализатора на носителе из оксида алюминия с содержанием палладия, 40 частей летучей золы, 30 частей донной золы, 20 частей стеклобоя, 40 частей карбоната натрия, 10 частей фторида кальция, 10 частей буры, 15 частей железного порошка и помещают в плавильную печь, предварительно нагревают 20 мин, зачем выплавляют при температуре 1753К, когда материал расплавится, через 70 мин теплозадержки и осаждения начинают отливку, содержание палладия в шлаке составляет 7,2 г/т, с помощью электронного растрового микроскопа размер частиц железа в шлаке определяется как 15,4 мкм, что согласуется с результатами моделирования.Determination of the boundary conditions when using a spent catalyst on an alumina carrier as a raw material is performed as follows: melting point 1753K, deposition rate ≥1.64×10 -5 m/s, minimum size ≤16 μm, solving the equation, the viscosity of the slag phase ≤ 0.26 Pa⋅s and density ≤2.72×10 3 kg/m 3 . The slag phase depends on the composition of the carrier Al 2 O 3 ≥45%, the thermodynamic software obtains the desired type of slag CaO 15-24% mass fraction, SiO 2 13-18%, Al 2 O 3 45-55%, Na 2 O 15 -22%, Fe 2 O 3 1-2%, CaF 2 5-8%, B 2 O 3 5-9%. In accordance with the simulated phase composition of the slag, 100 parts of spent catalyst on a carrier of palladium containing alumina, 40 parts of fly ash, 30 parts of bottom ash, 20 parts of cullet, 40 parts of sodium carbonate, 10 parts of calcium fluoride, 10 parts of borax, 15 parts of iron powder and placed in a melting furnace, preheated for 20 minutes, then smelted at a temperature of 1753K, when the material melts, after 70 minutes of heat retention and precipitation, casting begins, the palladium content in the slag is 7.2 g / t, using an electron scanning microscope the size of iron particles in the slag is determined as 15.4 µm, which is consistent with the simulation results.

Пример 6Example 6

Определение граничных условий при использовании в качестве сырья отработанного катализатора на носителе из оксида алюминия выполняется следующим образом: температура плавления 1773К, скорость осаждения ≥2,32×10-5 м/с, минимальный размер ≤16 мкм, решением уравнения получают вязкость шлаковой фазы ≤0,22 Па⋅с и плотность ≤2,56×103 кг/м3. Шлаковая фаза зависит от состава носителя Al2O3≥45% массовой доли, с помощью программного обеспечения по термодинамике получают нужный тип шлака СаО 27-32% массовой доли, SiO2 10-13%, Al2O3 42-47%, Na2O 13-15%, Fe2O3 1-3%, CaF2 4-5%, В2О3 4-5%. В соответствии с моделируемым фазовым составом шлака, смешивают 100 частей отработанного катализатора на носителе из оксида алюминия с палладием, 60 частей летучей золы, 20 частей донной золы, 22 частей кварца, 20 частей карбоната натрия, 11 частей буры, 10 частей железного порошка и помещают в плавильную печь, предварительно нагревают 30 мин, затем выплавляют при 1773К, когда материал расплавится, через 30 минут теплозадержки и осаждения начинают отливку, содержание палладия в шлаке составляет 6,3 г/т, размер частиц железа в шлаке определяется электронным растровым микроскопом как 5,6 мкм, что согласуется с результатами моделирования.The determination of the boundary conditions when using a spent catalyst on an alumina carrier as a feedstock is performed as follows: melting point 1773K, deposition rate ≥2.32×10 -5 m/s, minimum size ≤16 μm, solving the equation, the viscosity of the slag phase ≤ 0.22 Pa⋅s and density ≤2.56×10 3 kg/m 3 . The slag phase depends on the composition of the carrier Al 2 O 3 ≥45% mass fraction, using thermodynamic software, the desired type of slag is obtained CaO 27-32% mass fraction, SiO 2 10-13%, Al 2 O 3 42-47%, Na 2 O 13-15%, Fe 2 O 3 1-3%, CaF 2 4-5%, B 2 O 3 4-5%. According to the simulated phase composition of the slag, mix 100 parts of spent alumina-supported catalyst with palladium, 60 parts of fly ash, 20 parts of bottom ash, 22 parts of quartz, 20 parts of sodium carbonate, 11 parts of borax, 10 parts of iron powder, and place into the melting furnace, preheated for 30 minutes, then smelted at 1773K, when the material melts, after 30 minutes of heat retention and precipitation, casting begins, the palladium content in the slag is 6.3 g/t, the particle size of iron in the slag is determined by an electron scanning microscope as 5 .6 µm, which is consistent with the simulation results.

Пример 7Example 7

Определение граничных условий при использовании в качестве сырья отработанного катализатора на носителе из цеолита выполняется следующим образом: температура плавления 1623К, скорость осаждения ≥1,3×10-5 м/с, минимальный размер ≤15 мкм, решением уравнения получают вязкость шлаковой фазы ≤0,22 Па⋅с и плотность ≤2,85×103 кг/м3. Шлаковая фаза зависит от состава носителя SiO2≥40%, с помощью программного обеспечения по термодинамике получают нужный тип шлака СаО 20-36% массовой доли, SiO2 40-60%, Al2O3 20-33%, Na2O 8-15%, Fe2O3 2-4%, В2О3 2-8%. В соответствии с моделируемым фазовым составом шлака смешивают 100 частей отработанного катализатора на носителе из цеолита с содержанием платины, 50 частей летучей золы, 20 частей шлака нержавеющей стали, 10 частей стеклобоя, 24 частей карбоната натрия, 6 частей буры, 15 частей железного порошка и помещают в плавильную печь, предварительно нагревают 20 мин, зачем выплавляют при 1623К, через 180 мин начинают выплавку, содержание платины в шлаке составляет 5,9 г/т, размер частиц железа в шлаке определяется электронным растровым микроскопом как 13,4 мкм, что согласуется с результатами моделирования.Determining the boundary conditions when using a spent catalyst on a zeolite carrier as a feedstock is performed as follows: melting temperature 1623K, deposition rate ≥1.3×10 -5 m/s, minimum size ≤15 μm, solving the equation, the viscosity of the slag phase ≤0 .22 Pa⋅s and density ≤2.85×10 3 kg/m 3 . The slag phase depends on the composition of the carrier SiO 2 ≥40%, with the help of thermodynamic software, the desired type of slag is obtained CaO 20-36% mass fraction, SiO 2 40-60%, Al 2 O 3 20-33%, Na 2 O 8 -15%, Fe 2 O 3 2-4%, B 2 O 3 2-8%. In accordance with the simulated phase composition of the slag, 100 parts of spent catalyst on a carrier of platinum zeolite, 50 parts of fly ash, 20 parts of stainless steel slag, 10 parts of cullet, 24 parts of sodium carbonate, 6 parts of borax, 15 parts of iron powder are mixed and placed into the melting furnace, preheated for 20 minutes, then smelted at 1623K, after 180 minutes smelting begins, the platinum content in the slag is 5.9 g/t, the particle size of iron in the slag is determined by an electron scanning microscope as 13.4 μm, which is consistent with simulation results.

Пример 8Example 8

Определение граничных условий при использовании в качестве сырья отработанного катализатора на носителе из цеолита выполняется следующим образом: температура плавления 1723К, скорость осаждения ≥2,5×10-5 м/с, минимальный размер ≤13 мкм, решением уравнения получают вязкость шлаковой фазы ≤0,19 Па⋅с и плотность ≤2,45×103 кг/м3. Шлаковая фаза зависит от состава носителя SiO2≥40%, программным обеспечением по термодинамике получают нужный тип шлака СаО 15-24% массовой доли, SiO2 40-56%, Al2O3 18-27%, Na2O 12-23%, Fe2O3 1-3%, В2О3 4-11%. В соответствии с моделируемым фазовым составом шлака смешивают 100 частей отработанного катализатора на носителе из цеолита с палладием, 20 частей оксида кальция, 25 частей донной золы, 34 части карбоната натрия, 10 частей буры, 15 частей железного порошка и помещают в плавильную печь, предварительно нагревают 30 мин, зачем выплавляют при 1723К, через 100 мин начинают выплавку, содержание палладия в шлаке составляет 4,1 г/т, с помощью электронного растрового микроскопа размер частиц железа определяется как 8,1 мкм, что согласуется с результатами моделирования.The determination of the boundary conditions when using a spent catalyst on a zeolite carrier as a feedstock is performed as follows: melting temperature 1723K, deposition rate ≥2.5×10 -5 m/s, minimum size ≤13 μm, solving the equation, the viscosity of the slag phase ≤0 .19 Pa⋅s and density ≤2.45×10 3 kg/m 3 . The slag phase depends on the composition of the carrier SiO 2 ≥40%, the thermodynamic software obtains the desired type of slag CaO 15-24% mass fraction, SiO 2 40-56%, Al 2 O 3 18-27%, Na 2 O 12-23 %, Fe 2 O 3 1-3%, B 2 O 3 4-11%. In accordance with the simulated phase composition of the slag, 100 parts of the spent catalyst supported by palladium zeolite, 20 parts of calcium oxide, 25 parts of bottom ash, 34 parts of sodium carbonate, 10 parts of borax, 15 parts of iron powder are mixed and placed in a melting furnace, preheated 30 min, why it is smelted at 1723K, after 100 min smelting begins, the palladium content in the slag is 4.1 g/t, using an electron scanning microscope, the iron particle size is determined as 8.1 μm, which is consistent with the simulation results.

Пример 9Example 9

Определение граничных условий при использовании в качестве сырья отработанного катализатора на носителе из кремнезема выполняется следующим образом: температура плавления 1573К, скорость осаждения ≥1,2×10-5 м/с, минимальный размер ≤15 мкм, решением уравнения получают вязкость шлаковой фазы ≤0,18 Па⋅с и плотность ≤2,45×103 кг/м3. Шлаковая фаза зависит от состава носителя SiO2≥60%, с помощью программного обеспечения по термодинамике получают нужный тип шлака СаО 10-25%, SiO2 60-78%, Al2O3 7-15%, Na2O 0-20%, Fe2O3 0-2%, В2О3 0-3%. В соответствии с моделируемым фазовым составом шлака смешивают 100 частей отработанного катализатора на носителе из кремнезема с платиной, 10 частей оксида кальция, 10 частей донной золы, 10 частей шлака нержавеющей стали, 5 частей карбоната натрия, 5 частей буры, 10 частей железного порошка и помещают в плавильную печь, предварительно нагревают 20 мин, затем выплавляют при 1573К, когда материал полностью расплавится, через 60 мин осаждения начинают выплавку, содержание платины в шлаке составляет 9,5 г/т, размер частиц железа в шлаке определяется электронным растровым микроскопом как 10,7 мкм, что согласуется с результатами моделирования. Пример 10The determination of the boundary conditions when using a spent silica-supported catalyst as a raw material is performed as follows: melting point 1573K, deposition rate ≥1.2×10 -5 m/s, minimum size ≤15 μm, solving the equation, the viscosity of the slag phase ≤0 .18 Pa⋅s and density ≤2.45×10 3 kg/m 3 . The slag phase depends on the composition of the carrier SiO 2 ≥60%, with the help of thermodynamic software, the desired type of slag is obtained CaO 10-25%, SiO 2 60-78%, Al 2 O 3 7-15%, Na 2 O 0-20 %, Fe 2 O 3 0-2%, B 2 O 3 0-3%. In accordance with the simulated phase composition of the slag, 100 parts of the spent silica-supported catalyst are mixed with platinum, 10 parts of calcium oxide, 10 parts of bottom ash, 10 parts of stainless steel slag, 5 parts of sodium carbonate, 5 parts of borax, 10 parts of iron powder and placed into the melting furnace, preheated for 20 minutes, then smelted at 1573 K, when the material is completely melted, after 60 minutes of precipitation, smelting begins, the platinum content in the slag is 9.5 g/t, the particle size of iron in the slag is determined by an electron scanning microscope as 10, 7 µm, which is consistent with the simulation results. Example 10

Определение граничных условий при использовании в качестве сырья отработанного катализатора на носителе из кремнезема выполняется следующим образом: температура плавления 1623К, скорость осаждения ≥2,1×10-5 м/с, минимальный размер ≤16 мкм, решением уравнения получают вязкость шлаковой фазы ≤0,16 Па⋅с и плотность ≤2,4×103 кг/м3. Шлаковая фаза зависит от состава носителя SiO2≥65%, моделированием в программном обеспечении по термодинамике получают нужный тип шлака СаО 12-23%, SiO2 65-74%, Al2O3 10-21%, Na2O 5-14%, Fe2O3 1-2%, В2О3 2-8%. В соответствии с моделируемым фазовым составом шлака смешивают 100 частей отработанного катализатора на носителе из кремнезема с палладием, 30 частей летучей золы, 12 частей карбоната натрия, 10 частей буры, 10 частей железного порошка и помещают в плавильную печь, предварительно нагревают 15 мин, затем выплавят при 1623К, когда материал полностью расплавится, через 30 мин осаждения начинают отливку, содержание палладия в шлаке составляет 7,1 г/т, электронным растровым микроскопом размер частиц железа в шлаке определяется как 12,3 мкм, что согласуется с результатами моделирования.The determination of the boundary conditions when using a spent silica-supported catalyst as a raw material is performed as follows: melting point 1623K, deposition rate ≥2.1×10 -5 m/s, minimum size ≤16 μm, the solution of the equation gives the viscosity of the slag phase ≤0 .16 Pa⋅s and density ≤2.4×10 3 kg/m 3 . The slag phase depends on the composition of the carrier SiO 2 ≥65%, by modeling in thermodynamic software, the desired type of slag is obtained CaO 12-23%, SiO 2 65-74%, Al 2 O 3 10-21%, Na 2 O 5-14 %, Fe 2 O 3 1-2%, B 2 O 3 2-8%. According to the simulated phase composition of the slag, 100 parts of the spent palladium silica-supported catalyst, 30 parts of fly ash, 12 parts of sodium carbonate, 10 parts of borax, 10 parts of iron powder are mixed and placed in a melting furnace, preheated for 15 minutes, then smelted at 1623K, when the material is completely melted, casting starts after 30 minutes of precipitation, the palladium content in the slag is 7.1 g/t, the size of iron particles in the slag is determined by an electron scanning microscope as 12.3 μm, which is consistent with the simulation results.

Пример 11Example 11

Определение граничных условий при использовании в качестве сырья отработанного катализатора на носителе из кремнезема выполняется следующим образом: температура плавления 1673К, скорость осаждения ≥3,6×10-5 м/с, минимальный размер ≤14 мкм, решением уравнения получают вязкость шлаковой фазы ≤0,16 Па⋅с и плотность ≤2,37×103 кг/м3. Шлаковая фаза зависит от состава носителя SiO2≥70%, используя программное обеспечение для моделирования получают нужный тип шлака СаО 0-20%, SiO2 70-80%, Al2O3 5-15%, Na2O 10-20%, В2О3 5-15%. В соответствии с моделируемым фазовым составом шлака смешивают 100 частей отработанного катализатора отходов на носителе из кремнезема с палладием, 10 частей оксида кальция, 10 частей кремнезема, 15 частей карбоната натрия, 5 частей буры, 10 частей железного порошка и помещают в плавильную печь, предварительно разогревают 20 мин, зачем выплавляют при 1673К, когда материал полностью расплавится, через 240 мин осаждения начинают отливку, содержание палладия в шлаке составляет 3,7 г/т, электронным растровым микроскопом размер частиц железа в шлаке определяется как 8,6 мкм, что согласуется с результатами моделирования.The determination of the boundary conditions when using a spent silica-supported catalyst as a feedstock is performed as follows: melting point 1673K, deposition rate ≥3.6×10 -5 m/s, minimum size ≤14 μm, solving the equation, the viscosity of the slag phase ≤0 .16 Pa⋅s and density ≤2.37×10 3 kg/m 3 . The slag phase depends on the composition of the support SiO 2 ≥70%, using the simulation software get the desired type of slag CaO 0-20%, SiO 2 70-80%, Al 2 O 3 5-15%, Na 2 O 10-20% , B 2 O 3 5-15%. According to the simulated phase composition of the slag, 100 parts of the spent silica-supported waste catalyst are mixed with palladium, 10 parts of calcium oxide, 10 parts of silica, 15 parts of sodium carbonate, 5 parts of borax, 10 parts of iron powder and placed in a melting furnace, preheated 20 min, why it is smelted at 1673K, when the material is completely melted, after 240 min of precipitation, casting begins, the palladium content in the slag is 3.7 g / t, the size of iron particles in the slag is determined by an electron scanning microscope as 8.6 μm, which is consistent with simulation results.

Claims (24)

1. Способ извлечения металлов платиновой группы из отработанного катализатора на носителе из кордиерита, оксида алюминия, цеолита и оксида кремния с помощью железа в качестве коллектора, характеризующийся тем, что предварительно проводят подбор состава шлака для извлечения металлов платиновой группы из упомянутого катализатора путем следующих этапов:1. A method for extracting platinum group metals from a spent catalyst on a carrier of cordierite, alumina, zeolite and silicon oxide using iron as a collector, characterized in that the composition of the slag is preliminarily selected to extract platinum group metals from the said catalyst by the following steps: 1) проводят анализ траектории движения капель железа в шлаковом расплаве в пределах температуры плавления 1573-1773 К, по результатам которого определяют вязкость не выше 0,3 Па⋅с и плотность шлаковой фазы не более 3,0×103 кг/м3 в соответствии с минимальным размером капли железа не более 20 мкм и скоростью осаждения капель железа не ниже 1,0×10-5 после их полного осаждения,1) carry out an analysis of the trajectory of the movement of iron droplets in the slag melt within the melting temperature of 1573-1773 K, the results of which determine the viscosity not higher than 0.3 Pa⋅s and the density of the slag phase not more than 3.0 × 10 3 kg / m 3 in in accordance with the minimum size of an iron droplet not more than 20 μm and the rate of deposition of iron droplets not lower than 1.0×10 -5 after their complete deposition, 2) в зависимости от типа носителя отработанного катализатора выбирают по меньшей мере один шлакообразующий компонент из группы, содержащей оксид кальция, буру, карбонат натрия, шлак нержавеющей стали, летучую и донную золу от сжигания отходов, стеклобой, фторид кальция, кварц, при этом массовое отношение отработанного катализатора и шлакообразующего компонента составляет от 1:0,4 до 1:1,5,2) depending on the type of spent catalyst carrier, at least one slag-forming component is selected from the group containing calcium oxide, borax, sodium carbonate, stainless steel slag, fly and bottom ash from waste incineration, cullet, calcium fluoride, quartz, while mass the ratio of the spent catalyst and the slag-forming component is from 1:0.4 to 1:1.5, 3) с использованием программного обеспечения по термодинамике моделируют и рассчитывают целевой фазовый состав шлака, при этом состав шлака проверяют и оптимизируют для высокоэффективного улавливания металлов платиновой группы,3) using thermodynamic software, the target phase composition of the slag is modeled and calculated, while the slag composition is checked and optimized for highly efficient capture of platinum group metals, после подбора состава шлака коллектор, отработанный катализатор и шлакообразующий компонент смешивают в подобранных пропорциях и помещают в плавильную печь, которую предварительно прогревают 10-30 мин, а затем начинают повышать температуру для плавления, после завершения реакции расплав оставляют в спокойном состоянии, чтобы он полностью уловил металл платиновой группы и осел на дно, шлак отделяют от металла, чтобы получить ферросплав, обогащенный металлами платиновой группы, и шлаковый расплав.after selecting the composition of the slag, the collector, the spent catalyst and the slag-forming component are mixed in the selected proportions and placed in a melting furnace, which is preheated for 10-30 minutes, and then the temperature for melting is increased, after the reaction is completed, the melt is left in a calm state so that it completely captures platinum group metal and settled to the bottom, the slag is separated from the metal to obtain a ferroalloy enriched in platinum group metals and a slag melt. 2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что зависимость между вязкостью и плотностью шлаковой фазы на момент полного осаждения железа определяют на основании минимального размера капли железа на момент полного осаждения капель железа d и предельно допустимой скорости осаждения капель железа v:2. The method according to claim 1, characterized in that the relationship between the viscosity and density of the slag phase at the time of complete deposition of iron is determined based on the minimum size of an iron drop at the time of complete deposition of iron droplets d and the maximum allowable rate of deposition of iron droplets v:
Figure 00000008
,
Figure 00000008
,
где: v - предельно допустимая скорость осаждения капель железа или скорость осаждения капель железа относительно шлаковой фазы при балансе сил, действующих на капли железа в шлаковом расплаве, м/с,where: v is the maximum allowable iron droplet settling rate or iron droplet settling rate relative to the slag phase with the balance of forces acting on iron droplets in the molten slag, m/s, η - вязкость шлаковой фазы, Па⋅с,η - viscosity of the slag phase, Pa⋅s, d - диаметр капли железа при балансе сил, действующих на капли железа, м,d is the diameter of the iron drop with the balance of forces acting on the iron drop, m, ρFe - плотность капель железа, кг/м3,ρ Fe is the density of iron drops, kg/m 3 , ρs - плотность шлакового расплава, кг/м3,ρ s - the density of the slag melt, kg / m 3 , g - ускорение под действием силы тяжести, м/с2,g - acceleration under the action of gravity, m / s 2 , при этом плотность шлакового расплава ρ3 и вязкость шлаковой фазы η связаны только с фазовым составом шлака и температурой плавления:in this case, the density of the slag melt ρ 3 and the viscosity of the slag phase η are related only to the phase composition of the slag and the melting temperature:
Figure 00000009
Figure 00000009
Figure 00000010
,
Figure 00000010
,
М - молярная масса шлакового расплава, кг/моль,M - molar mass of the slag melt, kg / mol, Т - температура плавления, K,T - melting point, K, А, В, а и b - константы, связанные с фазовым составом шлака.A, B, a and b are constants associated with the phase composition of the slag. 3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в соответствии с диаграммой силикатной фазы выбирают интервал фазового состава с температурой плавления в шлаковой фазе ниже 1573 K, определяют окончательный целевой фазовый состав шлака по принципу наименьшего количества шлака.3. The method according to claim 1, characterized in that, in accordance with the diagram of the silicate phase, a phase composition interval is selected with a melting point in the slag phase below 1573 K, the final target phase composition of the slag is determined according to the principle of the least amount of slag. 4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что, когда носителем катализатора является кордиерит, плотность шлаковой фазы составляет ≤2,75×103 кг/м3, вязкость шлаковой фазы ≤0,20 Па⋅с, температура плавления 1673-1723 К, добавляемый шлакообразующий компонент содержит по меньшей мере один из следующих компонентов: оксид кальция, бура, карбонат натрия, шлак нержавеющей стали, летучая зола от сжигания отходов, при этом массовое отношение отработанного катализатора и шлакообразующего компонента составляет 1:0,8-1:1,4. The method according to claim 1, characterized in that when the catalyst carrier is cordierite, the density of the slag phase is ≤2.75×10 3 kg/m 3 , the viscosity of the slag phase is ≤0.20 Pa⋅s, the melting point is 1673- 1723 K, the added slag-forming component contains at least one of the following components: calcium oxide, borax, sodium carbonate, stainless steel slag, fly ash from waste incineration, while the mass ratio of the spent catalyst and the slag-forming component is 1: 0.8-1 :one, когда носителем катализатора является оксид алюминия, плотность шлаковой фазы ≤3,0×103 кг/м3, вязкость шлаковой фазы ≤0,30 Па⋅с, температура плавления 1723-1773 К, добавляемые шлакообразующие компоненты включают по меньшей мере два из следующих компонентов: оксид кальция, бура, кремнезем, карбонат натрия, фторид кальция, кварц, стеклобой, шлак нержавеющей стали, летучая зола, донная зола, при этом массовое отношение отработанного катализатора и шлакообразующего компонента составляет 1:1-1:1,5,when the catalyst carrier is alumina, the density of the slag phase is ≤3.0×10 3 kg/m 3 , the viscosity of the slag phase is ≤0.30 Pa⋅s, the melting point is 1723-1773 K, the added slag-forming components include at least two of the following components: calcium oxide, borax, silica, sodium carbonate, calcium fluoride, quartz, cullet, stainless steel slag, fly ash, bottom ash, while the mass ratio of the spent catalyst and the slag-forming component is 1:1-1:1.5, когда носителем катализатора является цеолит, плотность шлаковой фазы ≤2,85×103 кг/м3, вязкость шлаковой фазы ≤0,22 Па⋅с, температура плавления 1623-1723 К, добавляемый шлакообразующий компонент включает по меньшей мере два из следующих компонентов: оксид кальция, бура, карбонат натрия, стеклобой, шлак нержавеющей стали, летучая зола, донная зола, при этом массовое отношение отработанного катализатора и шлакообразующего компонента составляет 1:0,5-1:1,1,when the catalyst carrier is zeolite, the density of the slag phase is ≤2.85×10 3 kg/m 3 , the viscosity of the slag phase is ≤0.22 Pa⋅s, the melting point is 1623-1723 K, the added slag-forming component comprises at least two of the following components : calcium oxide, borax, sodium carbonate, cullet, stainless steel slag, fly ash, bottom ash, while the mass ratio of the spent catalyst and the slag-forming component is 1:0.5-1:1.1, когда носителем катализатора является оксид кремния, плотность шлаковой фазы ≤2,45×103 кг/м3, вязкость шлаковой фазы ≤0,18 Па⋅с, температура плавления 1573-1673 К, добавляемый шлакообразующий компонент содержит по меньшей мере два из следующих компонентов: оксид кальция, бура, карбонат натрия, шлак нержавеющей стали, летучая зола, донная зола, при этом массовое отношение отработанного катализатора и шлакообразующего компонента составляет 1:0,4-1:1,0.when the catalyst carrier is silica, the density of the slag phase is ≤2.45×10 3 kg/m 3 , the viscosity of the slag phase is ≤0.18 Pa⋅s, the melting point is 1573-1673 K, the added slag-forming component contains at least two of the following components: calcium oxide, borax, sodium carbonate, stainless steel slag, fly ash, bottom ash, while the mass ratio of the spent catalyst and the slag-forming component is 1:0.4-1:1.0.
RU2021121092A 2020-07-03 2021-02-01 Method for selecting slag composition for extraction of platinum group metals from spent catalyst using iron as a collector RU2770393C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010631384.2 2020-07-03
CN202010631384.2A CN111893314B (en) 2020-07-03 2020-07-03 Design method for iron-trapping waste catalyst platinum group metal slag mold
PCT/CN2021/074715 WO2021179847A1 (en) 2020-07-03 2021-02-01 Method for designing slag type for capturing platinum group metal in waste catalyst by using iron

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770393C1 true RU2770393C1 (en) 2022-04-15

Family

ID=73192857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021121092A RU2770393C1 (en) 2020-07-03 2021-02-01 Method for selecting slag composition for extraction of platinum group metals from spent catalyst using iron as a collector

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3907305A4 (en)
JP (1) JP7080535B2 (en)
CN (1) CN111893314B (en)
RU (1) RU2770393C1 (en)
WO (1) WO2021179847A1 (en)
ZA (1) ZA202105070B (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111893314B (en) * 2020-07-03 2021-06-29 北京科技大学 Design method for iron-trapping waste catalyst platinum group metal slag mold
CN112575177A (en) * 2020-11-24 2021-03-30 金川集团股份有限公司 Method for reducing melting point and viscosity of colored refractory material
CN113881856B (en) * 2021-09-13 2022-12-09 昆明贵研新材料科技有限公司 Method for recovering platinum group metal from waste catalyst of alumina carrier
CN113862478B (en) * 2021-09-17 2022-05-31 北京科技大学 Method for recovering platinum and rhenium from waste alumina-based semi-regenerated reforming catalyst
CN115323188B (en) * 2022-07-27 2023-11-07 中南大学 Method for trapping platinum group metals in spent catalyst by copper
CN115418492B (en) * 2022-09-21 2023-10-24 安徽工业大学 Method for capturing platinum group metals in waste automobile exhaust catalyst by low-temperature smelting copper
CN115612859B (en) * 2022-10-28 2024-02-09 安徽工业大学 Method for trapping platinum group metals in waste catalyst by bismuth
CN116622999A (en) * 2023-05-31 2023-08-22 昆明理工大学 Method for enriching platinum group metals

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2248406C1 (en) * 2004-01-20 2005-03-20 Бодров Сергей Георгиевич Method of separating multicomponent material containing metallic components
EA020032B1 (en) * 2009-05-14 2014-08-29 Юмикор Recovery of precious metals from spent homogeneous catalysts
RU2531333C2 (en) * 2012-06-25 2014-10-20 Радик Расулович Ахметов Method of extraction of platinoids from spent automotive catalysts
RU2564187C2 (en) * 2013-12-25 2015-09-27 Открытое акционерное общество "Приокский завод цветных металлов" Method of platinum-group metals extraction from spent catalysts on carriers out of aluminium oxide
CN106756084A (en) * 2016-12-12 2017-05-31 北京科技大学 A kind of method for extracting noble metal as trapping agent with iron-based material

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3839431B2 (en) 2003-10-07 2006-11-01 松田産業株式会社 Method for recovering platinum group metals
JP4370401B2 (en) 2004-03-11 2009-11-25 Dowaメタルマイン株式会社 Smelting furnace and platinum group element recovery method using the same
CN102796877B (en) * 2012-08-27 2014-11-26 贵研铂业股份有限公司 Method for enriching rhodium from rhodium-containing organic dead catalyst
CN103184345A (en) * 2013-03-26 2013-07-03 昆明贵金属研究所 Method for removing iron and enriching platinum group metals from smelted iron trapping material
CN107043842B (en) * 2017-01-20 2019-01-04 中钢集团鞍山热能研究院有限公司 A kind of LF refining furnace Optimum Economic ingredient and intelligent control model
CN107092714A (en) * 2017-03-13 2017-08-25 昆明理工大学 A kind of method of copper smelting by pyrometallurgy clinker slag type quantitative optimization
CN108441647A (en) * 2018-03-07 2018-08-24 东北大学 A kind of method that pyrogenic process recycles noble metal platinum in automobile dead catalyst
CN108897957A (en) * 2018-07-03 2018-11-27 安徽工业大学 The judgment method and its removal rate calculation method of inclusion removal at a kind of slag interface
CN108875285A (en) * 2018-08-15 2018-11-23 安徽工业大学 A kind of liquid steel refining slag composition design method
CN108823418B (en) * 2018-08-23 2020-02-14 贵研资源(易门)有限公司 Method for synergistically recovering precious metals from spent automobile catalyst
CN109033715B (en) * 2018-09-05 2023-05-16 鞍钢股份有限公司 Binary basicity determination method for blast furnace slag
US10435767B2 (en) * 2019-04-29 2019-10-08 Techemet, LP Low-flux converting process for PGM collector alloy
CN110735042B (en) * 2019-11-08 2021-04-13 北京科技大学 Method for crushing Fe-PGMs (Fe-PGMs) alloy
CN110835686B (en) * 2019-11-29 2021-03-19 北京科技大学 Platinum group metal trapping agent and platinum group metal recovery method
CN111893314B (en) * 2020-07-03 2021-06-29 北京科技大学 Design method for iron-trapping waste catalyst platinum group metal slag mold

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2248406C1 (en) * 2004-01-20 2005-03-20 Бодров Сергей Георгиевич Method of separating multicomponent material containing metallic components
EA020032B1 (en) * 2009-05-14 2014-08-29 Юмикор Recovery of precious metals from spent homogeneous catalysts
RU2531333C2 (en) * 2012-06-25 2014-10-20 Радик Расулович Ахметов Method of extraction of platinoids from spent automotive catalysts
RU2564187C2 (en) * 2013-12-25 2015-09-27 Открытое акционерное общество "Приокский завод цветных металлов" Method of platinum-group metals extraction from spent catalysts on carriers out of aluminium oxide
CN106756084A (en) * 2016-12-12 2017-05-31 北京科技大学 A kind of method for extracting noble metal as trapping agent with iron-based material

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022522099A (en) 2022-04-14
CN111893314A (en) 2020-11-06
EP3907305A1 (en) 2021-11-10
CN111893314B (en) 2021-06-29
WO2021179847A1 (en) 2021-09-16
EP3907305A4 (en) 2022-05-04
ZA202105070B (en) 2021-08-25
JP7080535B2 (en) 2022-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2770393C1 (en) Method for selecting slag composition for extraction of platinum group metals from spent catalyst using iron as a collector
CN108441647A (en) A kind of method that pyrogenic process recycles noble metal platinum in automobile dead catalyst
Chen et al. New integrated method to recover the TiO2 component and prepare glass-ceramics from molten titanium-bearing blast furnace slag
EP3402907A1 (en) Lithium-rich metallurgical slag
Yang et al. An environment-friendly process of lead recovery from spent lead paste
Li et al. Decomposition of mixed rare earth concentrate by NaOH roasting and kinetics of hydrochloric acid leaching process
CN102634653A (en) Side-blowing material-smelting production method
Guo et al. Element distribution in oxygen-enriched bottom-blown smelting of high-arsenic copper dross
CN100529129C (en) Mg-Gd-Y-Zr magnesium alloy refining flux and producing method thereof
CN103484683A (en) Comprehensive utilization method of molten titanium-bearing blast furnace slag
He et al. Slag design and optimization for iron capturing platinum group metals from alumina-based spent catalysts
CN107354304B (en) A kind of method of Porous Medium Adsorption separation Vanadium in Vanadium Residue resource
Zheng et al. Metallurgical properties of CaO-SiO2-Al2O3-4.6 wt% MgO-Fe2O3 slag system pertaining to spent automotive catalyst smelting
Wang et al. Preparation of Ni–Fe–S matte and Fe–Cr–Si alloy by the Co-treatments of stainless steel pickling sludge and electroplating sludge
RU2564187C2 (en) Method of platinum-group metals extraction from spent catalysts on carriers out of aluminium oxide
Shan et al. Inclusions removal in industrial silicon by SiO2-CaO-Al2O3 based slag system
RU2219264C2 (en) Method of processing concentrates containing nonferrous and precious metals
CN114381610B (en) Environment-friendly efficient recovery method for noble metal of waste automobile catalyst
CN105018748A (en) Comprehensive treatment method of red mud and titanium concentrate
Cao et al. Effect of Al and MgO on the simultaneous alloying of diamond wire saw silicon waste and Ti-bearing blast furnace slag
RU2553117C2 (en) Method of processing of catalysts containing platinum metals on aluminium oxide carriers
Chen et al. Optimization of alkali metals discharge performance of blast furnace slag and its extreme value model
Zeng et al. Green Capture of Silver by Bismuth from Decoppered Anode Slime with Low Energy Consumption
RU2558588C1 (en) Method of processing of beryllium-containing waste
CN108677024A (en) A method of recycling rare metal lanthanum cerium and zirconium from smelting slag